การศึกษาใหม่เผย โลกปัจจุบันตีความ “กฎข้อที่ 1 ของนิวตัน” ผิดไปเล็กน้อย

“กฎการเคลื่อนที่ของนิวตัน” (Newton's Laws of Motion) คือหนึ่งในบทเรียนที่เชื่อว่าเด็กสายวิทย์คุ้นเคยกันดี เพราะนี่คือจุดเริ่มต้นของความปวดหัวในการเรียนวิชาฟิสิกส์

ที่หลายคนอาจไม่ทราบ คือเมื่อ เซอร์ ไอแซค นิวตัน เขียนกฎการเคลื่อนที่นี้ขึ้นในปี 1687 เขาเขียนสรุปหลักการสากล 3 ประการที่อธิบายถึงการควบคุมการเคลื่อนที่ของวัตถุในจักรวาลของเรา “ด้วยภาษาละติน” ซึ่งต่อมามีการแปล ถอดความ อภิปราย และถกเถียงกันอย่างยาวนาน

Shutterstock/Steve Travelguide

แต่การศึกษาล่าสุดจากนักปรัชญาด้านภาษาและคณิตศาสตร์ กลับพบว่า ตลอดเวลาหลายร้อยปีที่ผ่านมา “เราอาจตีความกฎการเคลื่อนที่ข้อ 1 ผิดไปเล็กน้อย”

แดเนียล โฮค นักปรัชญาจากมหาวิทยาลัยเวอร์จิเนียเทค ค้นพบสิ่งที่เขาเรียกว่าเป็น “การแปลที่ผิดพลาด” ในตำราฉบับแปลภาษาอังกฤษต้นฉบับปี 1729 ของหนังสือ Latin Principia ของนิวตัน

จากการแปลนี้ นักวิชาการและครูจำนวนนับไม่ถ้วนได้ตีความกฎความเฉื่อยข้อแรกของนิวตันว่า “วัตถุจะเคลื่อนที่เป็นเส้นตรงต่อไปหรืออยู่นิ่ง เว้นแต่จะมีแรงจากภายนอกเข้ามาแทรกแซง”

เป็นคำอธิบายที่ใช้ได้ดีจนมาถึงจุดหนึ่งที่คุณอาจพบว่า ความจริงแล้ว แรงจากภายนอกทำงานอยู่ตลอดเวลา

เมื่อกลับไปดูเอกสารในคลังเอกสารอีกครั้ง โฮคก็ตระหนักว่า การแปลนี้มีการตีความผิด ๆ ที่ไม่ได้รับความสนใจจนกระทั่งในปี 1999 เมื่อนักวิชาการ 2 คนได้แปลคำภาษาละตินคำหนึ่งที่ถูกมองข้ามไปว่า quatenus ซึ่งแปลว่า “ตราบเท่าที่” ไม่ใช่ “เว้นแต่”

นั่นหมายความว่า กฎการเคลื่อนที่ข้อ 1 ของนิวตันความจริงแล้วมีนิยามว่า “วัตถุจะเคลื่อนที่เป็นเส้นตรงต่อไปหรืออยู่นิ่ง ตราบเท่าที่มีแรงจากภายนอกเข้ามาแทรกแซง”

สำหรับโฮคแล้ว สิ่งนี้สร้างความแตกต่างอย่างมาก แทนที่จะอธิบายว่าวัตถุรักษาโมเมนตัมไว้ได้อย่างไรหากไม่มีแรงใดมากระทำกับมัน โฮคกล่าวว่า การอ่านแบบใหม่นี้แสดงให้เห็นว่า นิวตันหมายความว่า การเปลี่ยนแปลงโมเมนตัมของวัตถุทุกครั้ง ไม่ว่าจะเป็นการกระแทก การเอียง การเบี่ยงเบน และการพุ่งทะยาน ล้วนเกิดจากแรงจากภายนอก

“การที่นักวิชาการเหล่านั้นนำคำที่ถูกลืมนั้นกลับคืนมา ทำให้นักวิชาการเหล่านั้นสามารถฟื้นคืนความรุ่งโรจน์ดั้งเดิมของหลักการพื้นฐานอย่างหนึ่งของฟิสิกส์ได้” โฮคอธิบาย

อย่างไรก็ตาม การแก้ไขที่สำคัญยิ่งนั้นไม่เคยได้รับการยอมรับ แม้กระทั่งตอนนี้ การแก้ไขดังกล่าวอาจต้องเผชิญอุปสรรคเพื่อให้ได้รับการยอมรับท่ามกลางอำนาจของการผลิตซ้ำมานานหลายศตวรรษ

“บางคนคิดว่า การอ่านของผมค่อนข้างจะสุดโต่ง และผิดธรรมดาเกินจะรับได้ แลพบางคนคิดว่ามันถูกต้องอย่างเห็นได้ชัดจนแทบไม่คุ้มที่จะโต้แย้ง” โฮคกล่าว

คนทั่วไปอาจเห็นด้วยว่า มันฟังดูเหมือนเป็นการเล่นคำ และโฮคยอมรับว่า การตีความใหม่ไม่ได้เปลี่ยนและจะไม่เปลี่ยนแปลงฟิสิกส์ แต่การตรวจสอบงานเขียนของนิวตันอย่างรอบคอบจะทำให้เข้าใจว่า นักคณิตศาสตร์ผู้บุกเบิกคนนี้คิดอะไรอยู่ในเวลานั้น

ถ้าเราใช้การแปลที่เป็นที่นิยมว่า วัตถุจะเคลื่อนที่เป็นเส้นตรงไปเว้นแต่จะมีแรงผลักดันให้เคลื่อนที่เป็นเส้นตรงอีกเส้นหนึ่ง ก็จะเกิดคำถามว่า ทำไมนิวตันจึงเขียนกฎเกี่ยวกับวัตถุที่ปราศจากแรงภายนอก ทั้ง ๆ ที่จักรวาลของเราไม่มีสิ่งนั้น เมื่อแรงโน้มถ่วงและแรงเสียดทานมีอยู่ตลอดเวลา

จอร์จ สมิธ นักปรัชญาจากมหาวิทยาลัยทัฟส์และผู้เชี่ยวชาญด้านงานเขียนของนิวตัน กล่าวว่า “ประเด็นทั้งหมดของกฎข้อแรกคือ การอนุมานถึงการมีอยู่ของแรง”

อันที่จริง นิวตันได้ยกตัวอย่างที่เป็นรูปธรรม 3 ตัวอย่างเพื่ออธิบายกฎการเคลื่อนที่ข้อแรกของเขา ตัวอย่างที่ลึกซึ้งที่สุดในความเห็นของโฮคคือ ลูกข่างหมุน ซึ่งเท่าที่เราทราบ ลูกข่างหมุนช้าลงเนื่องจากแรงเสียดทานของอากาศ

“การยกตัวอย่างนี้ นิวตันแสดงให้เราเห็นอย่างชัดเจนว่า กฎข้อแรกตามที่เขาเข้าใจนั้น มีผลกับวัตถุที่เคลื่อนที่ด้วยความเร่งซึ่งอยู่ภายใต้แรงอย่างไร นั่นคือ มีผลกับวัตถุในโลกแห่งความเป็นจริง” โฮคกล่าว

โฮคกล่าวว่า การตีความใหม่นี้ทำให้เราได้แนวคิดพื้นฐานที่สุดอย่างหนึ่งของนิวตันซึ่งถือเป็นการปฏิวัติวงการในเวลานั้น นั่นก็คือ ดาวเคราะห์ ดวงดาว และวัตถุท้องฟ้าอื่น ๆ ล้วนอยู่ภายใต้กฎฟิสิกส์เดียวกันกับวัตถุต่าง ๆ บนโลก

“ทุกการเปลี่ยนแปลงของความเร็วและทุกการเอียงของทิศทาง ล้วนอยู่ภายใต้กฎข้อแรกของนิวตัน” โฮคกล่าว

 

อ่านงานวิจัยฉบับเต็ม ที่นี่

เรียบเรียงจาก Science Alert